Clatrato

Os clatratos ou compostos de clatrato son substancias químicas que consisten nun retículo que atrapa ou contén moléculas. A palabra clatrato deriva do latín clatratus, que significa con barras ou un retículo.[1] Tradicionalmente, os compostos de clatratos son poliméricos e envolven completamente á molécula que hospedan, pero no uso moderno do termo os clatratos tamén inclúen complexos hospedador-hospedado e compostos de inclusión.[2] Segundo a IUPAC, os clatratos son "compostos de inclusión nos cales a molécula hospedada está nunha gaiola formada pola molécula hospedadora ou por un retículo de moléculas hospedadoras."[3]

Estrutura do complexo de inclusión 3:1 de urea e 1,6-diclorohexano. A rede está composta de moléculas de urea que están ligadas por enlaces de hidróxeno, que deixan canais aproximadamente hexagonais nos cales se alinean as moléculas do clorocarburo. Esquema en cor: oxíxeno en vermello, nitróxeno en azul, cloro en verde.[4]

Os clatratos son compostos non estequiométricos nos cales moléculas de tamaño conveniente (de 2 a 9 ángstrom) son capturadas nas cavidades que aparecen na estrutura doutro composto. A auga conxelada pode crear celas con capacidade para conter moléculas de gas, enlazadas mediante enlaces de hidróxeno. Numerosos gases de baixo peso molecular (O
2, N
2, CO
2, CH
4, H
2S, argon, cripton, xenon...) forman clatratos en certas condicións de presión e temperatura. Estas celas son inestables se están baleiras, colapsándose para formar xeo convencional.

Características

Tradicionalmente co termo compostos de clatraos faise referencia a hospedadores poliméricos que conteñen moléculas hospedadas. Máis recentemente, o termo refírese a moitos hospedadores moleculares, como os calixarenos e ciclodextrinas e mesmo a algúns polímeros inorgánicos como as ceolitas. Recentemente describiuse no Xapón o mineral natural clatrato de sílice chamado chibaíta.

Moitos clatratos derivan de armazóns orgánicos unidos por enlaces de hidróxenos. Estes armazóns prepáranse a partir de moléculas que se "autoasocian" por medio de múltiples interaccións de enlaces de hidróxeno. Os clatratos máis famosos son os clatratos de metano, nos cales ao armazón de enlaces de hidróxeno contribúe a auga, e as moléculas hospedadas son de metano. Grandes cantidades de metano conxélanse nesta forma por causas naturais nas formacións de permafrost e baixo o leito oceánico.[5] Outras redes de enlaces de hidróxeno derivan da hidroquinona, urea, e tiourea. Unha molécula hospedadora moi estudada é o composto de Dianin.

Modelo de recheo de espazos da β-ciclodextrina, un hospedador que forma complexos de clatratos ao inserir a molécula hospedada no "burato de donut."

Os compostos de Hofmann son polímeros de coordinación coa fórmula Ni(CN)4Ni(NH3)2. Estes materiais cristalizan con pequenas moléculas hospedadas aromáticas (benceno, certos xilenos), e esta selectividade foi explotada comercialmente para a separación destes hidrocarburos.[2] As armazóns orgánicas metálicas (MOF) forman clatratos.

Exemplo de MOF-5, na que a cavidade para a molécula hospedada está indicada pola esfera amarela.

Os compostos gaiola fotoliticamente sensibles estudáronae como contedores para a liberación de fármacos ou reactivos.[6]

Historia

Os hidratos de clatratos descubriunos en 1810 Humphry Davy.[7] Os clatratos foron estudados por P. Pfeiffer en 1927, e en 1930 E. Hertel definiu os "compostos moleculares" como substancias descompostas en compoñentes individuais que seguían a lei de acción de masas en solución ou estado gasoso. En 1945, H. M. Powell analizou a estrutura cristalina destes compostos e denominounos clatratos.

Materiais relacionados

Os compostos de inclusión adoitan ser moléculas, mentres que os clatratos son tipicamente poliméricos. Os compostos de intercalación non son tridimensionais, a diferenza dos clatratos.

Notas

  1. ↑ "Latin dictionary". Arquivado dende o orixinal o 14 de abril de 2012. Consultado o 04 de novembro de 2015. 
  2. ↑ 2,0 2,1 J. L. Atwood "Inclusion Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012, Wiley-VCH, Weinheim. doi 10.1002/14356007.a14_119 10.1002/14356007.a14_119
  3. ↑ http://goldbook.iupac.org/C01097.html
  4. ↑ Hollingsworth, U.Werner-Zwanziger; Brown, J.D.Chaney; Huffman, K.D.M.Harris (1999). "Spring-Loading at the Molecular Level: Relaxation of Guest-Induced Strain in Channel Inclusion Compounds". J. Am. Chem. Soc 121: 9732. doi:10.1021/ja9919534. 
  5. ↑ Pearce, Fred (27 June 2009). "Ice on fire: The next fossil fuel". New Scientist. pp. 30–33. Consultado o 2009-07-05. 
  6. ↑ Ellis-Davies, Graham C. R. (July 2007). "Caged compounds: photorelease technology for control of cellular chemistry and physiology". Nature Methods 4 (8): 619–28. PMID 17664946. doi:10.1038/nmeth1072. 
  7. ↑ Ellen Thomas (November 2004). "Clathrates: little known components of the global carbon cycle". Wesleyan University. Consultado o 13 December 2007. 

Véxase tamén

Outros artigos